电气工程概论_第一章_绪论a ppt
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电气工程概论-第一章
电气工程学科是在经验和教训中不断发展起来的：
著名例子是美加“8.14大停电”，2003年8月14日下午，美 国的中西部和东北部以及加拿大的安大略省经历了一次大停电 事故，其影响范围包括美国的俄亥俄州、密西根州、宾夕法尼 亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西 州和加拿大的安大略省，损失负载大61.8GW，影响了5千万人 口的用电。停电在美国东部时间下午4时06分开始，在美国的 一些地区两天内未能恢复供电，加拿大的安大略省甚至一周未 能恢复供电。这次停电事故引起了全世界的关注。 综合资料，基本可以判断本次大停电对全网而言属于潮流大 范围转移导致的快速电压崩溃，同时伴有潮流大范围转移和窜 动导致的断面线路相继跳闸和系统解列后的频率崩溃。
• 能量守恒定律 • 右手定则=发电机定则 • 左手定则=电动机定则 • 电动机与发电机 • 电机内的损耗：铜损+机械损耗 +介质损耗 热能
第三节 电力系统
电力网结构
电力系统的特点和要求
• 特点：不能大量储存、暂态过程十分短暂、地区性特点较 强、与国民经济各部门有极为密切的关系
• 要求：为用户提供充足的电力、保证供电的安全可靠、保
电气工程概论
第一章 绪论
第一节 概述
一、电气工程的历史和形成 电气工程是研究电磁领域的客观规律及其应用的科学 技术，以电工科学中的理论和方法为基础而形成的工程技 术称为电气工程。 根据电气工程学科的发展现状，可将其分为相对独立 的五个分学科:电力系统及其自动化技术、电机与电器及 其控制技术、高电压与绝缘技术、电力电子技术和电工新 技术 其结构简图如下图所示。
二、电能的特点和要求
• 特点：大规模生产、运输简单、方便转换且易于控制、可 替代其他能源提高利用效率、无污染。
第1部分 电气工程专业概论
第1部分 绪 论
图1-7 多电飞机系统的电气设备构成
第1部分 绪 论
图1-8 电驱动战车电气装备
第1部分 绪 论
3．机电系统中的电气技术 机电一体化系统设计涉及的主要内容包括机 电系统机械设计技术、控制系统设计技术、伺服 系统设计技术和检测技术。机电一体化是在新技 术浪潮中，电子技术、信息技术向机械工业渗透 并与机械技术相互融合的产物。
要包含三个领域：电工理论——电工理论与新技术、
电路理论(含电网络理论)、电磁理论；电工制造—
—电机与电器、绝缘技术、电力电子技术；电力系
统——电力系统及其自动化(运行)、高电压技术、
电力传动。三者相互联系、相互渗透，不能截然分 开。
第1部分 绪 论
2．电气工程与其他学科的关系 其他专业普遍需要电气工程知识，例如建筑工
适应能力强的毕业生已成为我国各条战线上科技和 管理方面的栋梁。随着科学技术的发展，本系早已 突破了传统的学科范围，在电气工程的基础上，扩 展到计算机、电子技术、自动控制、系统工程、信 息科学与生物医学工程等新科技领域，开拓了许多 新的研究方向。
第1部分 绪 论
(6) 1933年北洋大学(天津大学)设立电机工程系， 现已发展成为天津大学电气与自动化工程学院。学院 现设 2个系、5个中心、2个研究所。学院2个一级学 科电气工程和控制科学与工程均具有博士学位授予权
机工程系，现已发展成电气工程学院。从中央大
学、南京工学院到今天的东南大学都一直设有电
气工程相关学科和专业。曾经有大批国内外学术
界知名的专家、学者在这里工作，如吴玉麟、陈
章、吴大榕、程式、杨简初、严一士、闵华、周
鹗、陈珩等。
第1部分 绪 论
(5) 1932年清华大学设立电机系，现为电机工
电气工程概论全套教学课件
（3）额定短路通断能力不小于线路中可能出现的最大短路电 流。
（4）线路末端单相对地短路电流不小于1.5倍断路器脱扣器 整定电流。
（5）欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压；按使用场合 的需要来确定是否需要带延时。
（6）注意断路器接触方向，母联断路器应选用可在下方进线 的断路器。
（7）注意与其他电器的配合协调，各级断路器的过电流脱扣 器整定值和延时应符合选择性配合要求。
张刘春设计
电簔工程概论
0
第一章绪论
电气工程学科是在经验和教训中不断发展起来的：
著名例子是美加“8.14大停电”，2003年8月14日下午，美 国的中西部和东北部以及加拿大的安大略省经历了一次大停电 事故，其影响范围包括美国的俄亥俄州、密西根州、宾夕法尼 亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西 州和加拿大的安大略省，损失负载大61.8GW，影响了5千万人 口的用电。停电在美国东部时间下午4时06分开始，在美国的 一些地区两天内未能恢复供电，加拿大的安大略省甚至一周未 能恢复供电。这次停电事故引起了全世界的关注。
圆盘形触头目前只用于开断电流要求不大的真空负荷 开关和真空接触器上。
2 横向磁场触头
横向磁场就是与弧柱轴线相垂直的磁场，它与电弧电 流产生的电磁力能使电弧在电极表面运动，防止电弧停留 在某一点上，延缓阳极斑点的产生，提高了开断能力。
我国一次能源总产量达10.9亿吨标准煤（2000），居世界第 三位，比1949年增长了44倍。但电能比重仍较落后，只占国民 经济总能源消耗的25%左右。
1949年,我国电力工业的发电量4.3亿kWh（世界排序第25 位）、装机容量1850MW（世界排序第21位）。
2003年，分别增加到19052亿kWh和391GW（皆居世界第二 位），各增大443倍和211倍。
（4）线路末端单相对地短路电流不小于1.5倍断路器脱扣器 整定电流。
（5）欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压；按使用场合 的需要来确定是否需要带延时。
（6）注意断路器接触方向，母联断路器应选用可在下方进线 的断路器。
（7）注意与其他电器的配合协调，各级断路器的过电流脱扣 器整定值和延时应符合选择性配合要求。
张刘春设计
电簔工程概论
0
第一章绪论
电气工程学科是在经验和教训中不断发展起来的：
著名例子是美加“8.14大停电”，2003年8月14日下午，美 国的中西部和东北部以及加拿大的安大略省经历了一次大停电 事故，其影响范围包括美国的俄亥俄州、密西根州、宾夕法尼 亚州、纽约州、佛蒙特州、马萨诸塞州、康涅狄格州、新泽西 州和加拿大的安大略省，损失负载大61.8GW，影响了5千万人 口的用电。停电在美国东部时间下午4时06分开始，在美国的 一些地区两天内未能恢复供电，加拿大的安大略省甚至一周未 能恢复供电。这次停电事故引起了全世界的关注。
圆盘形触头目前只用于开断电流要求不大的真空负荷 开关和真空接触器上。
2 横向磁场触头
横向磁场就是与弧柱轴线相垂直的磁场，它与电弧电 流产生的电磁力能使电弧在电极表面运动，防止电弧停留 在某一点上，延缓阳极斑点的产生，提高了开断能力。
我国一次能源总产量达10.9亿吨标准煤（2000），居世界第 三位，比1949年增长了44倍。但电能比重仍较落后，只占国民 经济总能源消耗的25%左右。
1949年,我国电力工业的发电量4.3亿kWh（世界排序第25 位）、装机容量1850MW（世界排序第21位）。
2003年，分别增加到19052亿kWh和391GW（皆居世界第二 位），各增大443倍和211倍。
电气工程学概论第一二章
1)支路:一个或多个元件的串联组合 (电流相同)
5)电网络:多个支路,结点形成的拓扑结构
5
网络(Network)
1) 概念及分割 R1 U1 R2 IS a
+
I
-
R
网 络
N
+ _
I
R
网络 (也称作子系统，Subsystem)
网络注重其外特性，电路注重于内部特性。
b
2) 网络分类
• 按网络性质
有源 (NA)、 无源 (NP) 线性、非线性
电→机械
照明电路:
电→热、光
(信号电路,弱电电路)
（380V/220V; 50Hz）
(1)功率低 (10-3W或更低;电压:几伏;电流:毫安/微安 ) (2)信号传输质量,电路的抗干扰能力 (3)信号多样化
电视机
计算机
控制,通信等信息系统
(滤波,放大,变换…)
(音频16Hz-20kHz;电信:20kHz以上;方波,三角波…)
u = R·i
u = － R·i
2.关联参考方向 (一种约定) u + _ i
无源 元件
有源 元件
电流方向从高电位端流入
电流方向从高电位端流出
二、电位参考点及工程电路的简化画法
1.电位参考点符号：
物理“地” 真正“地”
多为电路公共结点，设其电位值=0 多为电路中多电源汇合点，其电位值=0
+
7
2.简化画法： 与“地”相联的电源符号
(代数和)
• KCL推广：
? 4A
结点 封闭面
IA
A
1A
B
流入任一封闭面的电流 的代数和等于零。
3A IB
电气工程概论 绪论-课件
❖ 上海
▪ 上海交大、同济大学、上海大学、上海电力学院
❖ 浙江
▪ 浙江大学
❖ 安徽
▪ 合肥工业大学
电气工程概论
2021/2/23
11
电气工程的地位和发展
❖电气工程（Electrical Engineering，简称EE）是 现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技 术领域中不可或缺的关键学科。
❖在使用上述理论分析、试验研究和仿真模拟中， 等效与类比都是本学科重要的科学方法。
电气工程概论 绪论-课件
2
课程性质
❖ 电气工程概论目的
1. 了解电气学科的涵盖范围 2. 明确学习的方向、侧重点 3. 认识今后可能的工作领域 4. 清楚电气学科发展方向
❖ 范围广、未知多——了解探究
电气工程概论
2021/2/23
3
授课及考核方式
❖ 三个专题——电气专业三个学科方向 ❖不掌握过多涉及专业的知识理论 ❖掌握本专业课程涵盖的基本内容 ❖了解各学科发展的方向
电气工程学科的方法论介绍
❖本学科的科学方法与其它工程技术学科类同， 理论分析是其最基本的研究方法。
❖电气工程学科使用的数学工具较多，理论分析 在其中的地位也更为重要。
❖作为工科，实验研究是最主要和最基本的手段， 没有基本的试验条件，学生就难以掌握本专业 的知识。
❖随着计算机技术的发展，仿真模拟也已是本学 科广泛使用的一种方法。
▪ 电子工程； ▪ 计算机工程； ▪ 自动化与仪表技术； ▪ 等离子体技术； ▪ 激光技术等现代高科技。
电气工程概论
2021/2/23
本科专业分类
❖0806电气信息类
080601电气工程及其自动化 080602自动化 080603电子信息工程 080604通信工程 080605计算机科学与技术 080606电子科学与技术 080607生物医学工程
▪ 上海交大、同济大学、上海大学、上海电力学院
❖ 浙江
▪ 浙江大学
❖ 安徽
▪ 合肥工业大学
电气工程概论
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11
电气工程的地位和发展
❖电气工程（Electrical Engineering，简称EE）是 现代科技领域中的核心学科之一，更是当今高新技 术领域中不可或缺的关键学科。
❖在使用上述理论分析、试验研究和仿真模拟中， 等效与类比都是本学科重要的科学方法。
电气工程概论 绪论-课件
2
课程性质
❖ 电气工程概论目的
1. 了解电气学科的涵盖范围 2. 明确学习的方向、侧重点 3. 认识今后可能的工作领域 4. 清楚电气学科发展方向
❖ 范围广、未知多——了解探究
电气工程概论
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3
授课及考核方式
❖ 三个专题——电气专业三个学科方向 ❖不掌握过多涉及专业的知识理论 ❖掌握本专业课程涵盖的基本内容 ❖了解各学科发展的方向
电气工程学科的方法论介绍
❖本学科的科学方法与其它工程技术学科类同， 理论分析是其最基本的研究方法。
❖电气工程学科使用的数学工具较多，理论分析 在其中的地位也更为重要。
❖作为工科，实验研究是最主要和最基本的手段， 没有基本的试验条件，学生就难以掌握本专业 的知识。
❖随着计算机技术的发展，仿真模拟也已是本学 科广泛使用的一种方法。
▪ 电子工程； ▪ 计算机工程； ▪ 自动化与仪表技术； ▪ 等离子体技术； ▪ 激光技术等现代高科技。
电气工程概论
2021/2/23
本科专业分类
❖0806电气信息类
080601电气工程及其自动化 080602自动化 080603电子信息工程 080604通信工程 080605计算机科学与技术 080606电子科学与技术 080607生物医学工程
电气工程概论 ppt课件
a ej1 2 0 1 2j2 3,a 2。 ej1 2 0 1 2j2 3
2021/2/21
36
➢ 由于U相接地，其对地电容CU被短接，所以U相 对地电容电流变为零。
➢ V、W相对地电容电流分别为
IC VU jX V V j3C U U e j1 5 03C U U e j6 0 （1-7）
2021/2/21
5
1.发电厂 生产电能的工厂，把不同形式的一次能源转
换成电能。
➢ 分类：据所利用能源的种类不同，可将发电厂 分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、 风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂和潮 汐发电厂等。
➢ 发电厂举例
2021/2/21
6
2.变电所 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起
16
➢ 理想的三相交流电力系统中，三相电压应有相同的 幅值，且顺时针按U、V、W顺序互成120°，这样 的系统就是三相平衡的系统。
➢ 电力系统实际运行中，由于三相负荷大小不等或系 统三相阻抗不对称等因素的存在，使得电力系统三 相电压处于不平衡运行状态。
➢ 三相电压不平衡用电压负序分量（顺时针按U、W、
3
一、电力系统的组成
电力系统就是由发电厂、变电所、输配电线路 和电力用户连接而成的统一整体，包含着电能 的生产、输送、分配和使用。
电力系统加上发电厂的动力部分，如汽轮机、 水轮机、锅炉、水库、反应堆等，称之为动力 系统。
图1-1 电力网、电力系统和动力系统
2021/2/21
4
图1-1 电力网、电力系统和动力系统
变压器T2：高压侧绕组额定电压为220kV， 中压侧绕组的额定电压为121kV，低压侧绕组 的额定电压为11kV或10.5kV；
2021/2/21
2021/2/21
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➢ 由于U相接地，其对地电容CU被短接，所以U相 对地电容电流变为零。
➢ V、W相对地电容电流分别为
IC VU jX V V j3C U U e j1 5 03C U U e j6 0 （1-7）
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5
1.发电厂 生产电能的工厂，把不同形式的一次能源转
换成电能。
➢ 分类：据所利用能源的种类不同，可将发电厂 分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、 风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂和潮 汐发电厂等。
➢ 发电厂举例
2021/2/21
6
2.变电所 变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起
16
➢ 理想的三相交流电力系统中，三相电压应有相同的 幅值，且顺时针按U、V、W顺序互成120°，这样 的系统就是三相平衡的系统。
➢ 电力系统实际运行中，由于三相负荷大小不等或系 统三相阻抗不对称等因素的存在，使得电力系统三 相电压处于不平衡运行状态。
➢ 三相电压不平衡用电压负序分量（顺时针按U、W、
3
一、电力系统的组成
电力系统就是由发电厂、变电所、输配电线路 和电力用户连接而成的统一整体，包含着电能 的生产、输送、分配和使用。
电力系统加上发电厂的动力部分，如汽轮机、 水轮机、锅炉、水库、反应堆等，称之为动力 系统。
图1-1 电力网、电力系统和动力系统
2021/2/21
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图1-1 电力网、电力系统和动力系统
变压器T2：高压侧绕组额定电压为220kV， 中压侧绕组的额定电压为121kV，低压侧绕组 的额定电压为11kV或10.5kV；
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电气工程概论重点
电气工程概论重点第一章绪论电能的基本要求：1。
安全2.可靠3.优质4.经济能量的形式：机械能，热能，化学能，辐射能，电能和核能能量的转换：形态,空间（输送），时间(储存)电力系统的基本概念：由发电机、电力网内的变压器和电力线路以及用户的各种用电设备，按照一定的规律连接而组成的统一整体，称为电力系统.电力系统的特点：1.电能不能大量存储2。
暂态过程十分短暂 3.地区性特点较强 4.与国民经济各部门有着极为密切的关系.对电力系统的要求:1.为用户提供充足的电力2。
保证供电的安全可靠 3.保证良好的电能质量4.提高电力系统运行经济性大型电力系统的优势：1提高供电的可靠性，2减少系统装机量，3减少系统备用容量，4采用高效率大容量发电机组，5合理利用能源，充分发挥水电在系统中的作用电能质量的主要指标有电压、频率和波形。
为什么要规定电力系统额定电压？为了使电力系统和电气设备制造厂的生产标准化、系列化和统一化，电力系统的电压等级应有统一的标准。
发电机，变压器和电力线路的额定电压与电力系统的额定电压的关系：发电机的容量一般比电力系统高5%，升压变压器的一次绕组的额定电压比电力系统高5%，二次高10%，降压器一次与电力系统相同,二次绕组高10%，电力线路和电力系统额定电压相同电力系统电压等级特点：1。
发电机的额定电压较电力系统的额定电压高出5%.2。
电力变压器的一次绕组是接受电能的，相当于受电设备，其一次绕组的额定电压应等于电力系统的额定电压，对于直接和发电机连接的升压变压器的一次绕组额定电压应等于发电机的额定电压，使之相互配合。
3.电力变压器的二次绕组是提供电能的，相当于供电设备，其二次绕组的额定电压较电力系统额定电压高出10%.但在3、6、10kV电压时，如短路阻抗小于7.5%的配电变压器，则其二次绕组的额定电压比同级电网的额定电压高出5％。
第二章电气设备的原理与功能变压器：利用电磁感应原理吧一种电压等级的交流电转换成相同频率的另一电压等级的交流电能。
电气工程概论第一章绪论ppt课件
由于国家经济的高速发展对电能源的需求 日益增长，并且电气设备已经和人们日常 生活息息相关，创新的电气产品已成为提 高人们生活品质的引导力量，所以电能的 生产、传输、利用已被列为国家重点发展 基础产业。中国现代化的进程对电能领域 内的技术发展和创新充满着期望，也提供 着广阔的空间。
精选课件ppt
4
1998年国家颁布的大学本科专业目录
整体水平
得分
1
100
2
97
3
93
4
91
5
87
6
82
7
81
8
80
9
79
10
78
精选课件ppt
45
为学
五十多年前，清华电机系主任章名涛教授对学生讲过 这样一段话：“你们来到清华，既要学会怎样为学， 更要学会怎样为人。青年人首先要学‘为人’，然后 才是学‘为学’。为人不好，为学再好也可能成为害 群之马。学为人，首先是当一个有骨气的中国人。” 朱镕基总理（1951届）在系庆六十周年时为电机系写 下了赠言：“为学在严，严格认真，严谨求实，严师 可出高徒。为人要正，正大光明，正直清廉，正己然 后正人。清华电机系行年六十，弟子七千，为人为学， 人才辈出。”
⑤ 反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及 其观察和测量技术；
⑥ 电能质量的理论及其测量、控制； ⑦ 可再生能源发电、电能存储和电力变换技术； ⑧ 现代测量原理及传感技术； ⑨ 脉冲功率技术与低温等离子体应用基础；
⑩ 电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、 控制及规划的理论及其应用。
精选课件ppt
42
参考书目
电气工程概论 范瑜 高等教育出版社 电气工程基础 冯建勤 冯巧玲 中国电力出版社 电气工程基础 陈慈萱 中国电力出版社
电气工程概论电力系统及其自动化1PPT课件
气体燃料的化学能来生产电能的 工厂 化学能 燃烧 热能原动机机械能发电机电能
➢原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、
内燃机
➢我国大部分火电厂为凝汽式火力发 电厂
19
20
21
22
23
24
25
26
27
2. 水力发电厂
➢ 水力发电厂：利用水库、河流所蕴
藏的水力资源来生产电能的工厂 势能 水轮机 机械能 发电机电能
✓湖北1972年7月27日大面积停电事故，造 成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济 损失2400余万元
✓华中1982年8月7日电网稳定破坏事故，造 成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重 要用户严重受损，部分设备损坏，10小时 后恢复正常
电力消费弹 国 性民 电 系生 力 数产 增总 长值 率 1.3增 ~1.5长
15
❖中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷
中心联系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功 率或使长距离输电线路分段的作用。
❖终端变电站：处于电力网的末端，直接向本
地负荷供电，而不再向其他地区输送电能。
16
水 库
反 应 堆
中间 变电站
23kV 23kV
10kV 工业用户
500kV
枢纽 变电站
220kV
一、电力工业在国民经济中的地位
电力工业的发展水平是反映国家经济发达 程度的重要标志。
人均用电量是衡量现代生活水平的重要标 志。
3
世界人均消费电能（2000年）
4
电力工业是国民经济发展的先行基础行业。
▪ 2003年8月14日北美大停电
5
▪ 2003年8月28日英国停电
6
我国发生的重大停电事故
➢水电厂的类型
➢原动机：凝汽式汽轮机、燃气轮机、
内燃机
➢我国大部分火电厂为凝汽式火力发 电厂
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2. 水力发电厂
➢ 水力发电厂：利用水库、河流所蕴
藏的水力资源来生产电能的工厂 势能 水轮机 机械能 发电机电能
✓湖北1972年7月27日大面积停电事故，造 成武汉、黄石、黄冈地区全部停电，经济 损失2400余万元
✓华中1982年8月7日电网稳定破坏事故，造 成湖北地区大面积停电，武钢、冶钢等重 要用户严重受损，部分设备损坏，10小时 后恢复正常
电力消费弹 国 性民 电 系生 力 数产 增总 长值 率 1.3增 ~1.5长
15
❖中间变电站：将发电厂或枢纽变电站与负荷
中心联系，一般汇集2~3个电源，起系统交换功 率或使长距离输电线路分段的作用。
❖终端变电站：处于电力网的末端，直接向本
地负荷供电，而不再向其他地区输送电能。
16
水 库
反 应 堆
中间 变电站
23kV 23kV
10kV 工业用户
500kV
枢纽 变电站
220kV
一、电力工业在国民经济中的地位
电力工业的发展水平是反映国家经济发达 程度的重要标志。
人均用电量是衡量现代生活水平的重要标 志。
3
世界人均消费电能（2000年）
4
电力工业是国民经济发展的先行基础行业。
▪ 2003年8月14日北美大停电
5
▪ 2003年8月28日英国停电
6
我国发生的重大停电事故
➢水电厂的类型
电气工程基础
电气工程基础第一章绪论1 煤炭、石油、天然气、水能、核能、风能等由自然界提供的能源，称为一次能源；在我们生活中广泛使用的电能则是由一次能源转换而成的，称为二次能源。
2 电力网：由各类升降压变电站、各种电压等级的输电线路所组成的整体。
电力网的作用是输送、控制和分配电能。
3 电力系统：由发电机、升降压变压器、各种电压等级的输电线路和广大用户的用电设备所组成的统一整体4 动力系统：由带动发电机转动的动力部分、发电机、升压变电站、输电线路、降压变电站和负荷等环节构成的整体。
5.电力网的分类：地方电力网：是指电压等级在35～110kV，输电距离在50km 以内的中压电力网。
区域电力网：是指电压等级在110~220kV，输电距离在50~300km 的电力网。
超高压电力网：是指电压等级在330~750kV，输电距离在300~1000km 的电力网。
6.变电站的分类:枢纽变电站：处于电力系统的中枢地位，它连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，并具有多条联络线路。
中间变电站：是指将发电厂或枢纽变电站与负荷中心联系起来的变电站。
一般汇集2~3 个电源，起系统交换功率或使长距离输电线路分段的作用。
终端变电站：处于电力网末端的变电站，一般是降压变电站，也称为末端变电站。
.7 电力网的电压等级及确定原则确定原则：输送功率、输送距离、同系统中电压等级不宜过多或过少，级差不宜过大。
用电设备的额定电压和电网的额定电压相等。
国家规定，用户处的电压偏移一般不得超过±5％。
发电机的额定电压比所连接线路的额定电压高5％，用于补偿电网上的电压损失变压器的额定电压，分一次绕组和二次绕组。
一次绕组的额定电压：降压变压器一次绕组的额定电压与用电设备的相同，等于电网的额定电压；升压变压器一次绕组的额定电压与发电机的额定电压相同。
二次绕组的额定电压：升、降压变压器二次绕组的额定电压一般比同级电网的额定电压高10％；当变压器二次侧输电距离较短，或变压器阻抗较小（小于7％）时，二次绕组的额定电压可只比同级电网的额定电压高5％8 电力系统的特点：①电能不能大量储存；②过渡过程十分短暂；③电能生产与国民经济各部门和人民生活有着极为密切的关系；④电力系统的地区性特点较强。
电气工程概论绪论 PPT
动
化
电气工程及其自动化
电气工程及其自动化的内涵
电气工程是一个很宽泛的领域，内容广泛而复 杂。最典型的就是电能的生产和利用。
电能是现代社会最重要、最方便的能源。它能 方便的转化为其它形式的能，如机械能、热能、光能 、化学能等；容易输送和分配，应用灵活。因此电能 已被广泛应用于工农业，交通运输、国防以及人民的 日常生活中。以电作为动力，可以促进生产自动化， 保证产品质量，提高劳动生产率。
美 国 普 林 斯 顿 大 学 认 知 科 学 实 验 室 英 语 词 汇 数 据 库 WordNet （/perl/webwn)
目前，我国的电气工程及其自动化专业不包括 通信。
12
电气工程学科在国家科技体系中具有特殊的重要地位。 是国民经济的一些基本工业（能源、电力、电工制造等） 所依靠的技术科学 是另一些基本工业（交通、铁路、冶金、化工、机械等） 必不可少的支持技术
电气工程及其自动化 专业简介
2019年8月
普通高等学校本科专业概况
我们现在执行的是国家教育部1998年颁 布的《普通高等学校本科专业目录和专 业介绍》
1.我国高等学校本科专业演变：
时间 1953年 1963年
专业数 量
215
510
文革 期间
1343
1987年 1993年 1998年 671 504 249
2．高校专业整合过程
1952年，我国进行大规模的院系调整，出现了一 批以工科为主的多学科性大学，也出现了 一批机电学院或电机系。
1966年，文革开始，大学正常招生暂停。
2．高校专业整合过程
1977年，恢复高考制度，之后大部分学校的“电 机工程系”改为“电气工程系”或“电力 系”，90年代之后，又陆续改为“电气工 程学院”。
《电气工程概论》课件
《电气工程概论》ppt课件
目录
• 电气工程简介 • 电路基础 • 电机与变压器 • 电力系统与电网 • 电气工程中的计算机技术 • 新能源与电气工程
01
电气工程简介
电气工程的定义与重要性
定义
电气工程是研究电的科学和工程 应用，涉及电能的生产、传输、 分配、使用和控制等。
重要性
电气工程是现代工业和经济发展 的重要支柱，为人类生产和生活 提供电力支持，推动科技进步和 社会发展。
PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专 门为工业环境设计的数字电子设备， 能够进行逻辑控制、顺序控制和运动 控制等功能。
人工智能与机器学习在电气工程中的应用
故障预测与诊断
利用人工智能和机器学习算法对 电气设备的运行数据进行学习， 实现对设备故障的预测和诊断。
优化调度
基于人工智能的优化算法可以对 电气系统进行智能调度，实现能 源的高效利用和系统的稳定运行
电力系统的稳定性与可靠性
稳定性定义
电力系统在正常运行过程中，维持各节点电压、频率和功率平衡 的能力。
可靠性评估
通过分析元件的故障概率和影响程度，对整个系统的可靠性进行量 化评估。
提高稳定性和可靠性的措施
采用自动控制系统、加强设备维护和预防性检修、实施需求侧管理 。
05
电气工程中的计算机技术
计算机在电气工程中的应用
运行特性
保持电力供需平衡，确保 电能质量，实现经济和安 全运行。
运行控制
通过调度自动化系统，实 时监控和调整系统运行状 态，确保稳定供电。
电网的规划与设计
规划原则
满足电力需求增长，优化 资源配置，提高电网运行 效率。
设计要点
确保电网结构合理、安全 可靠、经济环保，并具备 可扩展性。
目录
• 电气工程简介 • 电路基础 • 电机与变压器 • 电力系统与电网 • 电气工程中的计算机技术 • 新能源与电气工程
01
电气工程简介
电气工程的定义与重要性
定义
电气工程是研究电的科学和工程 应用，涉及电能的生产、传输、 分配、使用和控制等。
重要性
电气工程是现代工业和经济发展 的重要支柱，为人类生产和生活 提供电力支持，推动科技进步和 社会发展。
PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是一种专 门为工业环境设计的数字电子设备， 能够进行逻辑控制、顺序控制和运动 控制等功能。
人工智能与机器学习在电气工程中的应用
故障预测与诊断
利用人工智能和机器学习算法对 电气设备的运行数据进行学习， 实现对设备故障的预测和诊断。
优化调度
基于人工智能的优化算法可以对 电气系统进行智能调度，实现能 源的高效利用和系统的稳定运行
电力系统的稳定性与可靠性
稳定性定义
电力系统在正常运行过程中，维持各节点电压、频率和功率平衡 的能力。
可靠性评估
通过分析元件的故障概率和影响程度，对整个系统的可靠性进行量 化评估。
提高稳定性和可靠性的措施
采用自动控制系统、加强设备维护和预防性检修、实施需求侧管理 。
05
电气工程中的计算机技术
计算机在电气工程中的应用
运行特性
保持电力供需平衡，确保 电能质量，实现经济和安 全运行。
运行控制
通过调度自动化系统，实 时监控和调整系统运行状 态，确保稳定供电。
电网的规划与设计
规划原则
满足电力需求增长，优化 资源配置，提高电网运行 效率。
设计要点
确保电网结构合理、安全 可靠、经济环保，并具备 可扩展性。
电气工程概论
带有莱顿瓶的起电机
11
时间 1747年
典型事件 发明避雷针
人物/国家 富兰克林 ，美国
1785年
发现库仑定律
库仑，法国
1800年
发明伏打电池
伏打，意大利
12
库仑和他发明的扭力天平
13
时间
1820年
典型事件及意义
发现电流的磁效应 研究通电导线之间的吸 引或排斥现象，随后建 立安培定律 欧姆定律 发现电磁感应现象并建 立电磁感应定律
MATLAB是美国Mathwork 公司自1984年开始推出的一种使 用简便的工程计算语言，由于其 强大的数值运算能力和开放灵活 的应用界面而在科学技术和工程 应用的各个领域得到广泛的应用. 其数学计算部分提供了强大的矩 阵处理和绘图功能。在工程仿真 方面，MATLAB提供的软件几乎支 持各个工程领域。
36
电气工程常用的软件还有混合信号及混合 技 术 仿 真 软 件 Saber 、 电 磁 场 分 析 计 算 软 件 Ansoft等。
37
25
1.3 电气工程的发展前景
生命科学
生物医学电磁技术 磁共振成像技术
……
电工高新技术
磁悬浮技术 磁流体发电技术 ……
材料科学
超导材料 半导体材料 永磁材料
……
电气工程
信息化
信息获取与处理 信息传输 信息应用 信息系统安全 ……
电气驱动与 控制
“线控”汽车 全电舰船 多(全)电飞机 ……
楼宇智能化
•电机电器及其控制 •电力系统及其自动化 •高电压与绝缘技术 电气工程及其 自动化专业
•电气技术
注：在同时颁布的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化 专业和自动化专业中的部分合并为电气工程是工学 门类中的一个一级学科，包含五个二级学科: 电机与电器 电力系统及其自动化 高电压与绝缘技术 电力电子与电力传动 电工理论与新技术
电气工程导论专题-PPT课件
电磁场理论的建立
电、磁现象是大自然最重要的往来现象，是最早被 科学家们关心和研究的物理现象。 19世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象， 没有发现电与磁的联系。但这些研究，为电磁学理 论的建立奠定了基础。
电气工程导论
36
电磁场理论的应用和发展
无线电报 1895年，（意）马可尼成功地进行了2.5公里距离的无线电 报传送实验。1896年，波波夫进行了约250米距离的类似 试验, 1899年，无线电报跨越英吉利海峡的试验成功； 1901年，跨越大西洋的3200公里距离的试验成功。 马可尼以其在无线电报等领域的成就，获得了1909年的诺贝 尔奖金物理学奖。无线电报的发明，开始了利用电磁波时期。 有线电话 1876年，（美）A.G.贝尔在美国建国100周年博览会上展 示了他所发明 的有线电话。此后，有线电话便迅速普及开来。 广播、电视、雷达、GPS……
空间电荷区， 也称耗尽层。
扩散的结果是使空间电 荷区逐渐加宽，空间电 扩散运动 荷区越宽。
电气工程导论
30
半导体器件
PN结
P
二极管
N
S
G
D
场效应管
N
光电二极管
电气工程导论
P
N
（五）0 1的世界——数字电路
31
数字量：本班学生的人数、某学生的性别、年龄、性别、 籍贯都具有共同的特点--仅可能取若干个特定的值或形 态。 数字系统：把表述个离散信息的数字量加于某系统（或 电路）的输入端，并有系统进行处理。具有一定功能， 且输入输出均为数字量的系统（或电路）即为数字系统 （或电路）。 数字元件
与物理科学的相互交叉面拓宽——三极管的发明和大规 模集成电路制造技术的发展。
电气工程概论第一章
1 核裂变反应：
235 92 1 U 1 n x y 2.5 0 0 n 200MeV
2 核聚变反应：两个轻质量的原子核结合，产生更稳定的结构并释
放出能量。
消耗同样质量的原料，核聚变反应所释放的能量为核裂变反应的 4.22倍。即每消耗1kg核聚变原料，产生约相当于11816t标准煤完全 能量 燃烧后所释放出的热能。
绪论
d
e N
dt dx t x
Nv eT ev t x
从而
式中，v=dx/dt为线圈与磁场间相对运动的速度；
eV Nv
为变压器电动势， x
辐射能
eT N 为运动电动势。 t
同时也利于突出主要特点，下面将两种电动势分别予以讨论。
机械能 辐射能
弹性势能：物体由于弹性变形而具有的做功本领。 表面能：不同类物质或同类物质不同相的分界面上，由于表面张力 的存在而具有的作功能力。
核能
第二节
能量转换原理
绪论
热能 热能是能量的一种基本形式，所有其他形式的能量都可以 完全转换为热。热能被认为是一种分子运动的能量。构成物质 的微观分子运动的动能和势能的总和称之为热能。热能既可以 显热形式储存，也可以潜热形式储存。 若系统的熵的变化为ds ，则热能 Wq Tds 在电力系统中，当电流流经电阻介质时产生的能量将散逸为 r 热能。在电机、输电线中的损耗电能可用 Ws R[i (t )]2 dt 0 机械能 辐射能 计算。
输入能量 - 输出能量 = 储存能量的变化。 任何能量转换过程都需要一定的转换条件，并在一定的设 备或系统中实现。
化学能 核能
第二节 能量转换原理
四、旋转电机中的能量转换 1、电磁感应定律
235 92 1 U 1 n x y 2.5 0 0 n 200MeV
2 核聚变反应：两个轻质量的原子核结合，产生更稳定的结构并释
放出能量。
消耗同样质量的原料，核聚变反应所释放的能量为核裂变反应的 4.22倍。即每消耗1kg核聚变原料，产生约相当于11816t标准煤完全 能量 燃烧后所释放出的热能。
绪论
d
e N
dt dx t x
Nv eT ev t x
从而
式中，v=dx/dt为线圈与磁场间相对运动的速度；
eV Nv
为变压器电动势， x
辐射能
eT N 为运动电动势。 t
同时也利于突出主要特点，下面将两种电动势分别予以讨论。
机械能 辐射能
弹性势能：物体由于弹性变形而具有的做功本领。 表面能：不同类物质或同类物质不同相的分界面上，由于表面张力 的存在而具有的作功能力。
核能
第二节
能量转换原理
绪论
热能 热能是能量的一种基本形式，所有其他形式的能量都可以 完全转换为热。热能被认为是一种分子运动的能量。构成物质 的微观分子运动的动能和势能的总和称之为热能。热能既可以 显热形式储存，也可以潜热形式储存。 若系统的熵的变化为ds ，则热能 Wq Tds 在电力系统中，当电流流经电阻介质时产生的能量将散逸为 r 热能。在电机、输电线中的损耗电能可用 Ws R[i (t )]2 dt 0 机械能 辐射能 计算。
输入能量 - 输出能量 = 储存能量的变化。 任何能量转换过程都需要一定的转换条件，并在一定的设 备或系统中实现。
化学能 核能
第二节 能量转换原理
四、旋转电机中的能量转换 1、电磁感应定律
《电气工程概论》课件
3
可持续能源系统
探索可持续能源系统，如太阳能和风能，以及它们在电气工程中的应用。
实验与项目
实验室介绍
参与各种电气实验，掌握实践技能并解决真实问题。
设计项目
应用所学知识设计并完成一个与电气工程相关的创 新项目。
学习资源
1 教材和参考书目
推荐使用的教材和参考书目，帮助您深入理解电气工程的核心概念。
2 在线学习资源
提供在线课程、视频教程和文档，方便学习者随时随地获取电气工程资料。
评估和考核
课堂作业和实验报告
通过完成课堂作业和实验报 告来评估学生对电气工程知 识的掌握情况。
期末考试和终期项目
进行期末考试来全面评估学 生的学习成果，并根据终期 项目的表现来评定综合素质。
评估标准和成绩分配
了解评估标准和成绩分配方 式，确保评估公平、科学。
《电气工程概论》PPT课 件
探索电气工程的奇妙世界！本课程将介绍电气工程的基本概念、应用和实验 项目，帮助您理解电力的重要性和应用范围。
课程介绍
课程目标
帮助学生掌握电气工程的基本知识和技能，培 养解决实际问题的能力。
课程内容概述
涵盖电流、电路、电阻、电感等重要概念，并 介绍电气工程在发电、输电、可持续能源等方Байду номын сангаас面的应用。
重要概念
1 电流和电压
了解电流与电压的概念及其在电路中的作用。
2 电路和电路图
学习电路和电路图的基本原理和符号表示法。
3 电阻和电感
探索电阻和电感对电流和电压的影响，并学会计算电阻和电感值。
电气工程应用
1
发电与输电
了解不同类型的发电机和电力输送系统，从火力发电到可再生能源。
《概论电气工程基础》PPT课件
工 • ⑵电力工业是一项公用事业；
业
的 地
• ⑶电力工业的发展水平和电气化程度
位 是衡量一个国家现代化水平,反映一个
国家经济发达程度的重要标志.
2022/3/1
5
8月14日北美大停电
一 电 力 工 业 的 地 位
2022/3/1
6
8月28日英国停电
一 电 力 工 业 的 地 位
2022/3/1
7
力 网 、
级的输电线路所组成的整体.电力网的作用是 输送、控制和分配电能.
电 •电力系统：由发电机、升降压变压器、各种
力 系 统
电压等级的输电线路和广大用户的用电设备 所组成的统一整体.
、 动 力
•动力系统：由带动发电机转动的动力部分、 发电机、升压变电站、输电线路、降压变电
系 站和负荷等环节构成的整体.
美、加发生的重大停电事故一览
一 电 力 工 业 的 地 位
2022/3/1
8
世界若干国家人均消费电能表〔20##〕
一 电 力 工 业 的 地 位
2022/3/1
9
我国历年人均用电指标〔1952～2001〕
一 电 力 工 业 的 地 位
2022/3/1
10
二 电力网、电力系统、动力系统
电 •电力网：由各类升降压变电站、各种电压等
四 ➢ 发电机的额定电压比所连接线路的额定 电压高5％,用于补偿电网上的电压损失
电 力 网
2022/3/1
42
〔3〕变压器的额定电压
四
10.5kV
220kV
电 力 网
功率流动方向
500kV
110kV
10kV
2022/3/1
相关主题
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全电旅游船电气设备布置
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28
布多 置电
飞 机 电 气 设 备
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29
智 能 楼 宇 示 意 图
-
30
近年来的研究热点：
① 电力大系统、电力传动系统及电力电子变流系统中的各 类问题；
② 生物、医学与健康领域中的电磁方法与新技术； ③ 气体放电及多相混合体放电问题； ④ 基于新材料、新原理或为开拓新应用领域的电机、电器； ⑤ 反映各类电器设备电器或绝缘性能演变的多因子规律及
电气工程
楼宇智能化
智能建筑供配电 智能建筑通讯 智能建筑防盗 综合布线系统
……
数字化
数字化测控 数字信号处理 数字仿真分析 数字电力系统
……
-
信息化
信息获取与处理 信息传输 信息应用
信息系统安全 ……
网络化
电力网络 信息通信网络 工业控制网络 SCADA/EMS DMS/DSM/GIS
……
26
线 控 汽 车
1. 电路的基本物理量及其正方向； 2. 欧姆定律； 3. 基尔霍夫定律。
I
I
U
R
U
R
RU I
R U I
+
U 6V
R
I -2A
－-
-
32
电磁场理论的基本概念与基本定律
-
33
1.5 电气工程常用的计算机程序简介
1. MATLAB
MATLAB是美国Mathwork 公司自1984年开始推出的一种使 用简便的工程计算语言，由于其 强大的数值运算能力和开放灵活 的应用界面而在科学技术和工程 应用的各个领域得到广泛的应用. 其数学计算部分提供了强大的矩 阵处理和绘图功能。在工程仿真 方面，MATLAB提供的软件几乎支 持各个工程领域。
其观察和测量技术； ⑥ 电能质量的理论及其测量、控制； ⑦ 可再生能源发电、电能存储和电力变换技术； ⑧ 现代测量原理及传感技术； ⑨ 脉冲功率技术与低温等离子体应用基础； ⑩ 电力电磁兼容问题以及复杂电力系统的经济安全运行、
控制及规划的理论及其应用。
-
31
1.4 电气工程的理论基础
一． 电路理论的基本概念与基本定律
-
34
2. PSpice
SPICE 是美国加州 大学Berkely分校在20 世 纪 70 年 代 早 期 为 集 成电路仿真开发的，它 是低功率等级电力电子 最广泛应用的仿真程序。
微机版本的SPICE 称为PSpice。
-
35
3.EMTP
EMTP (Electro-Magnetic Transient Program) 是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软 件,是电力系统中高电压等级的电力网络和电力电 子仿真应用最广泛的程序。
-
18
时间
典型事件及意义
代表人物
1832年
第一台实用的直流发电机 皮克斯，法国
1834年
第一台实用的电动机
雅可比，德籍俄国人
1866年
第一台自激式发电机
西门子，德国
-
19
皮
克
斯
发
明
的
直
流
发
电
-
机
20
雅可比发明的世界上第一台电动机模型与实用电动机
-
21
西门子与他的自激式发电机
-
22
麦克斯韦与他所著的《电磁通论》
目前，我国的电气工程及其自动化专业不 包括通信。
-
6
电气科学与工程的学科分类
1. 电磁学与电路理论 2. 电机电器学 3. 电力系统 4. 电工材料学 5. 高电压与绝缘 6. 电力电子学 7. 脉冲功率技术 8. 放电理论与放电等离子体 9. 超导电工学 10. 生物电磁学 11. 电磁兼容 12. 新能源与新发电技术
-
5
“电气工程” Electrical Engineering的英 文定义是：
The branch of engineering science that studies the uses of electricity and the equipment for power generation and distribution and the control of machines and communication 。 （ 工 程 科 学 的 一 个 分 支 ， 研究电气的应用和发配电设备与机械的控制 以及通信）。
•电机电器及其控制 •电力系统及其自动化 •高电压与绝缘技术 •电气技术
电气工程及其 自动化专业
注：在同时颁布的工科引导性专业目录中，把电气工程及其自动化 专业和自动化专业中的部分合并为电气工程与自动化专业。
-
4
在研究生学科专业目录中，电气工程是工学 门类中的一个一级学科，包含五个二级学科: 电机与电器 电力系统及其自动化 高电压与绝缘技术 电力电子与电力传动 电工理论与新技术
电气工程概论
范瑜 主编 高等教育出版社
第1章 绪论
-
1.1 电气工程在国民经济中的地位
电气工程是与电能生产和应用相关的技术， 同时它也是工程教育体系中的一个学科。
在我国高等学校的本科专业目录中，电气工 程对应的专业是电气工程及其自动化或电气工程 与自动化。
-
3
1998年国家颁布的大学本科专业目录
-
7
1.2 电气科学与工程的发展简史
-
8
时间 公元前七世纪 公元前一世纪 1600年
1660年 1745年
典型事件
人物/国家
发现磁石与磁现象 中国、希腊
静电吸引
王充（叙述），中国
《论磁石》论述磁 吉尔伯特，英国 现象
发明摩擦起电机 奥托·冯·库克，德国
发明莱顿瓶
荷兰莱顿大学，克里斯特与 莫什布鲁克
-
9
吉尔伯特和他的著作《论磁石》
-
10
带有莱顿瓶的起电机
-
11
时间 1747年
典型事件 发明避雷针
1785年 发现库仑定律
1800年 发明伏打电池
人物/国家 富兰克林 ，美国 库仑，法国 伏打，意大利
-
12
库仑和他发明的扭力天平
-
13
时间
典型事件及意义
人物/国家
1820年 发现电流的磁效应
奥斯特，丹麦
1820年
研究通电导线之间的吸 引或排斥现象，随后建 立安培定律
1826年 1831年
欧姆定律
发现电磁感应现象并建 立电磁感应定律
1864年 麦克斯韦方程
安培，法国
欧姆，德国 法拉第，英国 麦克斯韦，英国
-
14
伏特与伏打电池
-
15
安培与他的实验装置
-
16
欧姆与他的实验装置
-
17
法拉第与最早的发电机——法拉第盘
-
23
电弧灯（左）与爱迪生发明的白炽灯
-
24
1882年，爱迪生在纽约建立发电厂
-
25
1.3 电气工程的发展前景
生命科学
生物医学电磁技术 磁共振成像技术
……
电工高新技术
磁悬浮技术 磁流体发电技术
……
材料科学
超导材料 半导体材料 永磁材料
……
电气驱动与 控制
“线控”汽车 全电舰船
多(全)电飞机 ……